博 士 （ 環 境 科 学 ） 尹 錫 鎭
学 位 論 文 題 名
Effects of physical environment on material cycle in Akkeshi Lake
‑focused on the role of eelgrass and the Manila clam‑
（厚岸湖の物質循環に及ぼす物理環境の研究―アマモとアサりの役割―）
学位論文内容の要旨
Akkeshi Lake is a typical subarctic estuary located in Hokkaido, Japan;
it is covered with eelgrass, specifically Zostera marina. The Manila clam, Ruditapes philippinarum, is cultured in sandy sediments at the shallow and intertidal flat near the mouth of the lake.
To estimate the particulate organic carbon (POC) flux of various sources, including eelgrass, flowing out from Akkeshi Lake to Akkeshi Bay and to evaluate the role of eelgrass in carbon transport, a three dimensional ecosystem model was developed by coupling a physical model with a biochemical model. The physical model used a three dimensional numerical ocean model, the Princeton Ocean Model, adding atmospheric, . '
rrverme and tidal forcing. The biochemical model included phytoplankton, zooplankton, dissolved inorganic matter (DIM), dissolved organic matter (DOM), particulate organic matter (POM), eelgrass, epiphytic algae, oysters and the Manila clam, and POM was separated into eight classes according to its sources. Eelgrass and epiphytic algae are the most important sources of POC in Akkeshi Lake, especially in the litterfall season. The total POC inflow/outflow quantities to/from Akkeshi Lake during nine months from April to December is ‑4648 tons; according to its sources, ‑4414 tons (outflow) are from eelgrass and epiphytic algae; ‑551 tons (outflow) are associated with from oysters and the Manila clam; 145 tons (inflow) are from phytoplankton and zooplankton; 383 tons (inflow) come from outside (i.e., open sea); and ‑211 tons (outflow) are from river.
The outflow quantity of POC derived from eelgrass and epiphytic algae is 32 % of primary production of eelgrass and epiphytic algae. The total POC production in the lake is approximately 75546 tons; 89 % is from eelgrass and epiphytic algae; 7 % is from oysters and the Manila clam; 3 % is from phytoplankton and zooplankton; and l % is from river. This indicates that
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the main source of the POC produced in the lake is eelgrass and epiphytic algae. Of the POC produced in Akkeshi Lake, 6 % (4648 tons) flows out to Akkeshi Bay. Furthermore, 35 % (26578 tons) of the POC produced in the lake decomposes into dissolved carbon, and 27 % (20326 tons) settles to the bottom.
To evaluate quantitatively effects of environmental facts such as water temperature and food availability on the growth of the Manila clam in the lake, a bioenergetics model for the Manila clam was coupled with the three‑dimensional ecosystem model. The growth of the Manila clam is limited by water temperature and food availability. The Manila clam grows up t0 1.33 g dry weight ind
．．1 at the lake mouth (station A) for five
years, whereas it grows up t0 1.00 g dry weight ind．．1 at the lake center
(station B). The difference in the biomass of the Manila clam between two stations is due to the difference in food availability. To estimate the responses of the Manila clam growth and its food sources to global warming in the lake, the model was run under the global. warming condition. For the global warming condition, the water temperature was Lncreased by 2 0C at the open boundary for all computational period.Under the global warming condition, the limitation of water temperature to the Manila clam is relaxed with water temperature mcrease. The Manila clam grows up t0 1.55 g dry weight ind
．．1 at station A and l.10 g
dry weight ind．．1 at station B. While the growth of the Manila clam is
improved in the lake under the global warming condition, its food sources, especially phytoplankton, decreases because of the mcreases of ingestion by grazer such as zooplankton and the Manila clam.ー221 ‑
学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
EffeCtSOfphySiCalenVironmentonmaterialCyClein AkkeshiLake
―
fOCuSedontheroleofeelgraSSandtheManilaClam―
（ 厚 岸 湖 の 物 質 循 環 に 及 ぼ す 物理 環境 の研 究一 アマ モと アサ りの役 割一 ）
アマモと アサりば气水湖に生息する 代表的な海草と底生生物であり、特に北海道厚岸湖に おいては、 アサりはカキとならんで養 殖業を支えている。厚岸湖は北緯43°2′、東経144° 52′に位置 し、約500m幅の湖口によっ て太平洋岸の厚岸湾に続いて いる。面積は約35m、水 深は約21n以内で、アサリ礁として利用されている干潟の砂地を除く全域にアマモが分布して 藻場を形成 している。アマモとその付 着藻類は丶厚岸湖に卓越する潮汐流によって輸送され る。枯死し たアマモは潮汐残差流によ り湖内から湖外へ流出する。底生微細藻類は潮汐によ って巻き上 がルアサりの餌としてその 成長に重要な影響を与える。本研究は、アサりの生産 を支えてい る生物に焦点をあて、特に アマモによる湖外への炭素フラックス、底生珪藻のア サりへの取 り込みについて、数値モデ ルを用いて推定した。また、アマモの湾外への流出に ついては目 視観測も行った。
まず、植 物プランク卜ン、動物プラ ンクトン、硝酸塩、アンモニウム、リン酸塩、溶存有 機物質、粒 状態有機物質、アマモ、付 着藻類、底生珪藻、カキ、アサりを含む三次元生態系 モデルを開 発した。これを用いて、4月 から12月までの9か月間に厚岸湖で生産された粒状態 有機炭素が 約75000トンであることを見績もった。そして、その由来として、アマモと付着藻 類由来が89％、カキとあさり由来カ釘％、植物プランクトンと動物プランク卜ン由来カ韜％、
川からの流 入が1％であり、アマモと付着藻類が粒状態有機炭素の主要な生成源であることを 示した。ま た、厚岸湖で生産された粒 状態有機炭素の6％（約4600トン）が厚岸湖から厚岸湾 に流出し、 流出した粒状態有機炭素の95％がアマモ由来であることを数値的に示した。これ は目視観測 の結果ともよく符合してい る。
次に、ア サりの成長に果たす底生珪 藻の役割をモデルによって考察した。モデルの中でア サりの成長 は水温と餌の供給量によって制限される。アサりは厚岸湖口の近くで成長がよく、
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主 副
湖 中央付 近の1．3倍の 成長を 示し た。こ れは、 観測値 とも よく一 定して レゝる 。この 成長 の差は 餌 の 供 給 に差 が あ る た めで あ る こ と を数 値 的 に 示 し、 特 に 底 生 珪 藻が ア サ り の 成長 に 果 た す 役 割 が 大 きい こ と を 証 明し た 。 底 生 珪藻 が 存 在 し ない 場 合 の モ デ ル計 算 を 行 い 、底 生 珪 藻 が 存 在 し な い 場 合 、 ア サ り は5年間 で 現 在 の3分 の1程 度 まで し か 成 長 が出 来 な か っ た 。し た が っ て 、 本 研究 で は 、 底 生珪 藻 が 餌 と して ア サ り の 成長 に き わ め て 重要 な 影 響 を 与え る こ と が 分 か っ た 。
こ のよ う に 精 密 に作 ら れ た 数 値 モデ ル を 用 いるこ とに より、 汽水湖 の物質 循環を 解析 でき、
特 に プ ラ ン ク ト ン 以 外 の 植 物 の 役 割 を さ ら に 解 明 す る こ と が で き る と 期 待 さ れ る 。 審 査 委 員 一 同 は ， こ れ ら の 成 果 を 高 く 評 価 し ， ま た 研 究 者と し て 誠 実 かつ 熱 い で あ り， 大 学 院 博 士 課 程 に お け る 研 鑽 や 修 得 単 位 な ど も あ わ せ ， 申 請者 が 博 士 儀 謝弊 博 り の 学 位を 受 け る の に 充分 な 資 格 を 有す る も の と 判定 し た 。
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